中央空调冷凝热回收技术在给排水中的实际应用与探究
摘要
关键词
中央空调;冷凝热回收技术;给排水
正文
传统的中央空调冷凝热回收方式是分别设置冷热源,冷源由冷机组提供,热源由蒸汽锅炉提供。基于此,中央空调系统在进行制冷时,可以将冷凝热释放到室外,然而,在实际运行中,冷凝热会随著时间的流逝,逐步引起建筑周边气温的快速上升,对周边环境产生了严重的热污染。因此,中央空调系统中冷凝热回收技术的研究已逐步成为今后供热系统开发的一个新方向。文章以实际工程为例,简要介绍了中央空调系统中的冷凝热量回收技术,可为此方面的研究提供一些借鉴。
一、空调冷凝热回收技术概述
空调冷凝热回收是将冷凝热能高效回收的一项新技术。传统空调中,凝结水向室外传输,造成大量能耗,为实现对这一能量的高效利用,空调冷凝热回收技术已成为研究热点。它的主要特点是通过热交换部件,将冷凝后的余热再利用起来,再提供给其它被加热介质。一般情况下,实现空调冷凝热回收的方法有很多种,下面是目前比较常用的冷凝热回收技术。首先是空调热水循环技术,这种技术模式是利用换热器进行热量转移,进而为用户提供热水,可以用于洗浴、供暖等。当前,多数城市建筑都要求既要有制冷作用又要有制热效果,像酒店、医院等人流量大、冷热要求高的地区,一般都对空调制冷和热水的需求很大,为获得充足的热水,酒店、医院等单位常采用与之相对应的能耗方法来获得充足的热水。在此背景下,空调冷凝热回收的应用也日益广泛,按照《空调的冷凝热热回收技术》的规定,空调冷凝热回收可以生产出30-38摄氏度的热水,这个温度区间刚好适合人们每天的洗浴,因此,空调冷凝热回收具有很高的实用价值。而在对设备进行改造之后,在能源消耗方面,与常规的锅炉烧水方式相比,空调冷凝热回收技术在节能方面要比普通的锅炉烧水方式更节能,尤其是在酒店等地区,因为每天都在用空调,所以它的热量也很高,如果在这个地区运用空调冷凝热回收技术,既能节省很多的资源,又能使资源得到更好的利用。
二、中央空调冷凝热回收技术原理
中央空调冷凝热量回收技术是将冷凝热量在系统中进行循环利用,从而达到节能降耗的目的。其关键性的技术硬件设施包括:蒸发器、压缩机、冷凝器、蓄热/换热器、膨胀阀。中央空调中,蒸发器用来吸收室内的热能,并将其转换成蒸发热,实现制冷剂由液体向气体的转变,既吸收了空气中的热量,又降低了室内的温度。压缩机对制冷剂气体进行压缩,使温度升高,压强升高,产生高温、高压的气体,这种冷凝现象是在为冷却剂的制备做准备。当制冷剂被送入冷凝器时,其内部的制冷剂会随着一起散热,然后由气体向液体转变,并排放至外界。其中,蓄热器/换热器又是其中的核心部件。在部分节能型中央空调系统中,通常会在冷凝器后设置一个蓄热装置,利用该装置可以吸收中央空调的废热,从而达到节能降耗的目的。在这种模式下,冷凝热回收技术能够实现对废热的高效利用,降低能耗、保护环境。这一技术已被广泛地应用于现代化的建筑物及工业设备。
在对空调冷凝器热回收的可行性进行分析时,其可行性依赖于以下几个因素:从设备的可行性来看,空调系统自身有没有热回收的设计及设备,若无合适的回收设备,则要对其进行改造或者升级,并增设热回收功能。从能耗与回收收益两个角度看,热回收需附加设备及能耗,需兼顾能耗与回收收益,若能耗高,则需对其进行经济性评价与能耗核算。从应用场景的可行性来看,热回收适合于有热源的场合,如冬季采暖、热水供应等,需对回收后的热量进行评估,并考虑热量输送、分配等技术难题。从技术上讲,该系统还需综合考虑换热器、蓄热等诸多技术难题,保证热回收装置工作系统稳定、可靠。
三、当前我国中央空调冷凝热回收现状分析
目前,国际上还没有普及冷凝热回收技术,而我国却走在了世界前列。这是由于目前国内的空调普及率相对较高,而国内对空调的需求又很大,因此,在国内使用冷凝热回收技术具有很大的市场和发展前景。在目前的中央空调系统中,冷凝热量的回收主要有直接循环与间接循环两种。因为这两种冷凝热的回收方法及原理是不一样的,所以,在实践中,当相应的空调进行冷凝热回收时,根据具体的条件,在采用直接回收模式时,应在制冷效果完成之后,将压缩机排出的制冷剂再利用起来。而间接回收技术是指在冷却结束后,对排出的高温空气进行再循环利用,但其效率普遍偏低,难以推广应用。无论采用哪种方法,均需采用热泵技术,制备相变材料,并在全过程中采用双重冷凝热回收装置,以确保冷、热的有效利用。而在此过程中,不管是直接模式还是间接模式,当使用压缩机及冷凝机热回收时,该模式的热量回收转换效率较高,且在整个热回收过程中不会污染空气,因此在各类公共场所得到了广泛的使用。
四、实施案例分析
以一家酒店为例,在过去,它采用的是一种燃料锅炉,利用燃料来供应热水,但是由于市场环境的变化和石油价格的提高,使得它的成本增加。为节约能源、降低成本,这家酒店通过对市场调查与技术分析,决定采用中央空调废热回收系统,在对该酒店的热回收系统进行了详细的分析之后,选择采用活塞式冷水机组来对酒店进行改造,这样就可以将大量的热水集中起来,在为住户提供足够热水的同时,也可以最大化地利用空调余热。据了解,这家酒店有350个标准房间,通过对所采用的中央空调装置进行计算,确定使用260 kW的活塞式冷水机组,该装置的额定负荷是1190 kW,而家用热水系统则是3台燃油锅炉,供应家庭热水的水箱尺寸是30米³。按照酒店行业的有关规范,酒店接待客人的生活热水水温应该是65℃,它的产生负荷是22.95米³/小时,相应的热负荷是1436.95 kW。因此,本酒店中央空调冷凝热回收时,需采用2部冷水机组,并增设 RS式热交换器8套,换热泵2套。另外,酒店原冷却水泵也要做好,改成变频控制线路。
在改造后的中央空调冷凝热回收系统中,当夏季需要供冷时,相应的冷水机将会启动,并在此过程中生成相应的冷凝热。对于生成的热水,可以通过热水管将其与热水箱相连,然后将其储存在热水箱中,当空调冷凝热回收的热水不能达到设定的温度时,相应的温度传感器就会自动调整控制阀,从而实现对水温的控制。在水温升高到一定程度时,电动阀门会自动闭合,而水温在32℃以上时,则会启动冷却泵,使之快速冷却。一般情况下,当酒店所在地区进入冬天时,中央空调系统就会停机,经过专家人工调整中央空调阀门后,中央空调系统的热量就可以得到有效的回收。在这种情况下,酒店内的热水都是用燃油锅炉来加热的。
对于酒店来说,一般在餐厅、洗衣、淋浴洗漱等领域都会用到很多的热水,这就使得酒店要满足这些地区的热水需求,在采用燃油锅炉进行节能计算时,计算和确认的方法都相对简单。但是,当燃油锅炉生产热水的方法得到改进,并且采用中央空调冷凝热回收的模式,酒店每个月的燃料消耗量就会大大降低。由此可以看出,将中央空调冷凝热回收技术应用于酒店,可以在短时间之内回本。
五、结语
在中央空调冷凝热回收技术的基础上,考虑到夏天时节比较长,酒店、医院等地区可以将传统的燃油锅炉等供暖模式全部停用,而采用中央空调冷凝热回收技术对空调的热量进行回收,从而提高水温,有效地满足酒店和医院对热水的需求。在酒店、医院等行业,采用冷凝热量回收技术,可以达到节约能源的目的,有着很好的节能效果。
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